JP4326759B2 - Process for producing 4-alkylphenols - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は4−アルキルフェノール類の製造方法に関する。本発明により得られる4−tert−ブチルフェノール(以下、これを4−TBPと略称する)はポリカーボネート樹脂の分子量調節剤やフェノール樹脂、界面活性剤などの原料として有用である。
【0002】
【従来の技術】
従来、4−アルキルフェノール類を製造する方法として、フェノール類とオレフィンまたはアルコールを触媒の存在下に反応させて、フェノール類をアルキル化する方法が知られている。フェノール類とオレフィンから4−アルキルフェノール類を製造する方法として、フェノール類にオレフィンを酸触媒の存在下に付加反応させた後、不均化反応させる方法が知られている(特開平8−12610号公報参照)。この方法の場合、原料オレフィンに由来する副生成物の生成を抑制するために、高純度のオレフィンを使用する必要がある。特に、低沸点のオレフィンを使用する場合には、蒸留などの操作により高純度オレフィンを得ることが難しいため、原料となるアルコール類またはエーテル類を精製し、脱水反応または脱アルコール反応を高選択率で行い、かつ蒸留などの精製手段を用いて所望の純度まで高める必要があり、コスト高になり経済的ではない。一方、アルコールを原料とする場合には、高純度のオレフィンを使用する場合に比べ、その調製コストが安く、取扱が容易であるなどの利点がある。
【0003】
フェノール類とアルコールを触媒の存在下に反応させて4−アルキルフェノール類を製造する方法として、例えば、(1)フェノールを二級アルコールまたは三級アルコールと4気圧以下の圧力下、活性白土などの脱水縮合触媒の存在下に水を蒸発させながら反応させる方法(米国特許第2,140,782号明細書参照)、(2)含水率約12〜30重量%のtert−ブタノール(以下、これをTBAと略称する)とフェノールを合成シリカ・アルミナ系触媒の存在下に220〜300℃の温度で反応させる方法(特開昭56−57727号公報参照)、(3)陽イオン交換樹脂の存在下にフェノールをTBAでアルキル化する方法[キャタリシス レターズ(Catalysis Letters)、19巻309−317頁(1993年)参照]などが知られている。
【0004】
上記の方法(1)で用いる活性白土は、その産地、採掘場所などによって性質が異なり触媒活性の再現性に乏しく、また層状であるため層間に水が入り込み易く、生成する水により触媒活性が低下する。したがって、方法(1)では、反応系から水を蒸発留去する必要があるが、アルコールとしてTBAを使用する場合、TBAは水と共沸するため、活性白土の含水率を下げるには特殊な脱水操作が必要となり、経済的に不利である。上記の方法(2)では、220℃未満の温度ではオルト異性体の割合が急激に増加するため、高温下で反応を行う必要があり、また液相状態を保つために加圧下で行われることから、特殊な圧力装置を必要とする。上記の方法(3)では、陽イオン交換樹脂の高温における耐久性が低く、また後処理が煩雑になるという問題がある。
【0005】
近年、合成ゼオライトが、芳香族化合物のアルキル化活性や選択性に優れるだけでなく、腐食性がなく、環境への汚染も少なく、かつ耐久性に優れた触媒として注目されている。フェノールをTBAでアルキル化するに際し、合成ゼオライトを用いる方法として、例えば、(4)HY型ゼオライトの存在下、四塩化炭素中で反応させる方法[ジャーナル オブ ケミカル リサーチ(エス)(J.Chem.Research(S))、40−41頁(1988年)参照]、(5)大口径ゼオライトHY型またはHβ型を用いる方法[アプライド キャタリシス エイ:ジェネラル(Applied Catalysis A:General)、166巻89−95頁(1998年)および207巻183−190頁(2001年)参照]、(6)メソポーラスシリケートであるH−AlMCM−41を用いて気相で反応させる反応[マイクロポーラス アンド メソポーラスマテリアルズ(Microporous and Mesoporous Materials)、39巻457−463頁(2000年)参照]、(7)シリコアルミノホスフェート モレキュラーシーブであるSAPO−11を用いて気相で反応させる方法[アプライド キャタリシス エイ:ジェネラル(Applied Catalysis A:General)、159巻229−240頁(1997年)参照]などが報告されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法(4)〜(7)を記載する文献の内容は、いずれも合成ゼオライトの細孔構造、酸性度などの性状、温度、原料のフィード速度、原料比などの反応条件が触媒活性や反応選択性に及ぼす影響を調べたものであり、4−TBPを収率よく製造し得る工業的に有利な方法を検討したものではない。しかも、上記の方法(4)は、4−TBPの選択率が低いのみならず、溶媒に四塩化炭素を用いており、環境への影響が心配される。上記の方法(5)では、C4炭化水素のオリゴマーが生成するためにアルキルフェノールの収率は低く、4−TBPの選択率も低い。上記の方法(6)および(7)は、気相で反応を行うため触媒活性の劣化が大きい。
【0007】
本発明の目的は、4−アルキルフェノール類を収率よく製造し得る工業的に有利な方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、4位未置換フェノール類にアルコールを合成ゼオライトの存在下、50〜95℃の温度で反応させた後、得られた反応混合物において105〜150℃の温度で転位反応を行うことを特徴とする4−アルキルフェノール類の製造方法である。
【0009】
本発明においては、4位未置換フェノール類としてフェノールを用い、かつアルコールとしてTBAを用いて4−TBPを製造する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、比較的低い温度である50〜95℃の範囲の温度で4位未置換フェノール類のアルキル化反応を行い、次いで、得られた反応混合物に含まれる4−アルキルフェノール類以外の2−アルキル化フェノール類、2,4−ジアルキル化フェノール類などの副生成物を105〜150℃の範囲の温度で4−アルキルフェノール類へ効率的に転位反応させることができるところにある。かかる特徴により、上記の方法(5)で見られるようなC4炭化水素のオリゴマーの生成を抑制することができる。また、上記の温度範囲では、反応形態は液相であり、上記の方法(6)および方法(7)で見られるような触媒の劣化を抑制することができる。
【0011】
合成ゼオライトとしては、例えばX型、Y型、β型、L型、モルデナイトなどの大口径ゼオライト、ZSM、SAPOなどで表される中口径ゼオライト、MCMなどで表されるメソポーラスシリケートなどが挙げられる。通常、合成ゼオライトはゼオライト中にアルカリ金属、アルカリ土類金属などの交換可能なカチオンを有しており、本発明に用いる際には、交換可能なカチオンの少なくとも一部を、遷移金属イオン、アルミニウムイオンおよびプロトンからなる群から選ばれる少なくとも1種のイオンと交換したものが用いられる。
【0012】
アルキル化反応で用いる合成ゼオライトとしては、反応効率を高めるために、ゼオライトが有する酸性度、すなわちシリカ/アルミナ比率が小さく、しかもゼオライトが有する交換可能なカチオンがプロトンにイオン交換されたものが好ましい。また、4−アルキルフェノール類の選択性をよくするために、該4−アルキルフェノール類の分子サイズにあった細孔を有するゼオライトを使用するのが好ましい。例えば、4−TBPを製造する場合には、ゼオライト種として、モルデナイト、β型ゼオライトを使用するのが好ましく、シリカ/アルミナ比として、1〜200の範囲であるものが好ましく、5〜150の範囲であるものがより好ましく、5〜50の範囲であるものが特に好ましい。
【0013】
転位反応で用いる合成ゼオライトとしては、フェノール類の4位にアルキル基を導入するために、4−アルキルフェノール類の分子サイズにあった細孔を有するゼオライトを使用するのが好ましい。また、ゼオライトが有する酸性度(シリカ/アルミナ比率)が小さく、しかもゼオライトが有する交換可能なカチオンがプロトンにイオン交換されたものが好ましい。合成ゼオライトが高すぎる酸性度を有する場合、分解反応を促進し、4−アルキルフェノール類への選択率が低くなる傾向にあるので好ましくない。例えば、4−TBPを製造する場合には、ゼオライト種として、Y型ゼオライトを使用するのが好ましく、シリカ/アルミナ比として、1〜200の範囲であるものが好ましく、5〜150の範囲であるものがより好ましく、5〜50の範囲であるものが特に好ましい。
【0014】
転位反応で用いる合成ゼオライトは、アルキル化反応に用いたものと同じでもよいし、異なっていてもよい。転位反応を行うに際しては、アルキル化反応で用いた合成ゼオライトを除去してもよいし、除去することなく転位反応を行ってもよい。
【0015】
合成ゼオライトの形状は、特に制限されるものではなく、粉末状、顆粒状、塊状などのものを使用することができる。また、粉末状、顆粒状のものを成型して用いてもよく、成型品の形状としては、例えば球状、円筒状、リング状、星型状などが挙げられる。また、合成ゼオライトの粒子の大きさは特に限定されるものではない。
【0016】
本発明は常圧、減圧、加圧のいずれの圧力下でも実施できる。反応様式は回分式でも連続式でもよい。合成ゼオライトに4位未置換フェノール類およびアルコールを通過させる固定床方式でも、また流動床方式、移動床方式でも実施することができる。本発明におけるアルキル化反応および転位反応を同一の反応器内で行うことも、連続する反応器内で行うこともできる。また、アルキル化反応により得られる混合物を、溶媒などと分離した後、転位反応に付することも可能である。合成ゼオライトの使用量は、反応方式により異なり、通常それぞれの反応において、例えばバッチ式の場合、4位未置換フェノール類に対して1〜100重量%の範囲であるのが好ましく、反応効率を考慮すれば、5〜25重量%の範囲であるのがより好ましい。合成ゼオライトの使用量が少ない場合には、反応速度が遅く、多い場合には、経済的に不利であり、いずれの場合も好ましくない。
【0017】
4位未置換フェノール類としては、フェノールが使用される
【0018】
アルコールとしては、TBAが使用される。アルコールの使用量は、4位未置換フェノール類1モルに対して0.2〜2モルの範囲であるのが好ましく、0.3〜1モルの範囲であるのがより好ましい。
【0019】
アルキル化反応は溶媒の存在下または不存在下で行う。溶媒としては、反応に不活性であれば特に制限はなく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素などが使用される。これらの中でも、トルエンを使用するのが好ましい。溶媒の使用量は特に限定されないが、反応の効率、操作性、経済性などを考慮すれば、4位未置換フェノール類に対して1〜20倍重量の範囲であるのが好ましい。
【0020】
アルキル化反応は、50〜95℃の範囲の比較的低い温度で実施する。反応温度が50℃未満の場合には、反応の進行が極めて遅くなり、滞留時間が長くなるため、反応効率が悪くなる傾向にある。また、反応温度が95℃を超える場合には、目的とする4−アルキルフェノール類への選択率が低下するだけでなく、原料のアルコールや4位未置換フェノール類が重合して、高沸点を有する化合物を副生する傾向にある。
【0021】
アルキル化反応時間は、1〜30時間の範囲であるのが好ましく、5〜10時間の範囲であるのがより好ましい。滞留時間が0.1時間未満の場合には、反応が十分に進行せず、反応効率が低くなる傾向にあり、また30時間を超える場合には、高沸点を有する化合物が副生する傾向にあり、いずれの場合も好ましくない。
【0022】
転位反応は溶媒の存在下または不存在下で行う。溶媒としては、反応に不活性であれば特に制限はなく、例えば、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素;クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素などが使用される。これらの中でも、トルエンを使用するのが好ましい。溶媒の使用量は特に限定されないが、反応の効率、操作性、経済性などを考慮すれば、4位未置換フェノール類に対して1〜20倍重量の範囲であるのが好ましい。
【0023】
転位反応は、上記のアルキル化反応温度よりも高い105〜150℃の範囲の温度で実施する。反応温度が高すぎる場合には、導入されたアルキル基が分解して原料であるフェノール類が生成するため、アルキル化フェノール類の転化率が低下し、p−アルキルフェノール類への選択率が低下する傾向にある。また、反応温度が低すぎる場合には、転位反応の速度が著しく遅く、経済的に不利な傾向にある。
【0024】
転位反応時間は、反応における副生物の生成を抑制し、転位反応の効果を高める観点から、1〜20時間の範囲であるのが好ましい。
【0025】
本発明により製造される4−アルキルフェノール類は、通常の有機化合物の単離・精製に用いられる方法により単離・精製することができる。例えば、反応混合物より必要に応じて合成ゼオライトを濾別し、濾液を蒸留、再結晶、クロマトグラフィーなどの操作に付して4−アルキルフェノール類を単離・精製する。
【0026】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。表中、2−TBPは2−tert−ブチルフェノールを表し、2,4−DTBPは2,4−ジ−tert−ブチルフェノールを表す。反応後の組成(%)は、ガスクロマトグラフィー分析で得られた各成分の面積を百分率で表したものである。4−TBPの選択率(%)はフェノール基準で表し、4−TBPの収率(%)はTBA基準で表す。
【0027】
実施例1
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積300mLの四ツ口フラスコに、フェノール50.0g(531mmol)、プロトンで置換されたY型ゼオライト(東ソー株式会社製、HSZ−331HSA)12.5gおよびトルエン100gを仕込み、攪拌した。温度を90℃に昇温し、シリンジよりTBA19.7g(266mmol)を3時間かけて滴下した。同温度で2時間撹拌してアルキル化反応を行った。その後、120℃まで昇温し、3時間撹拌して転位反応(不均化)を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析し、フェノールの転化率と4−TBPの選択率および収率を求めた。結果を表1に示す。
【0028】
実施例2
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積100mLの四ツ口フラスコに、フェノール50.0g(531mmol)、プロトンで置換されたY型ゼオライト(前記のとおり)12.5gを仕込み、攪拌した。温度を90℃に昇温し、シリンジよりTBA19.7g(266mmol)を3時間かけて滴下した。同温度で2時間撹拌し、アルキル化反応を行った。その後、120℃まで昇温し、3時間撹拌して転位反応(不均化)を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析し、フェノールの転化率と4−TBPの選択率および収率を求めた。結果を表1に示す。
【0029】
実施例3
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積100mLの四ツ口フラスコに、フェノール50.0g(531mmol)およびプロトンで置換されたモルデナイト(東ソー株式会社製、HSZ−640HOA)12.5gを仕込み、攪拌した。温度を90℃に昇温し、シリンジよりTBA19.7g(266mmol)を3時間かけて滴下した。同温度で2時間撹拌し、アルキル化反応を行った。その後、プロトンで置換されたモルデナイトを濾過により除去した。
【0030】
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積100mLの四ツ口フラスコに、上記で得られた濾液およびプロトンで置換されたモルデナイト(前記のとおり)12.5gを仕込み、120℃まで昇温し、3時間撹拌して転位反応(不均化)を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析し、フェノールの転化率と4−TBPの選択率および収率を求めた。結果を表2に示す。
【0031】
実施例4
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積100mLの四ツ口フラスコに、フェノール50.0g(531mmol)およびプロトンで置換されたβ型ゼオライト(ズード・ケミー社製、H−BEA−25)12.5gを仕込み、攪拌した。温度を90℃に昇温し、シリンジよりTBA19.7g(266mmol)を3時間かけて滴下した。同温度で2時間撹拌し、アルキル化反応を行った。その後、プロトンで置換されたβ型ゼオライトを濾過により除去した。
【0032】
攪拌器、冷却管および温度計を装着した内容積100mLの四ツ口フラスコに、上記で得られた濾液およびプロトンで置換されたモルデナイト(前記のとおり)12.5gを仕込み、120℃まで昇温し、3時間撹拌して転位反応(不均化)を行った。反応液をガスクロマトグラフィーで分析し、フェノールの転化率と4−TBPの選択率および収率を求めた。結果を表2に示す。
【0033】
【表1】

Figure 0004326759
【0034】
【表2】
Figure 0004326759
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、p−アルキルフェノール類を収率よく工業的に有利に製造することができる。本発明により高純度のp−アルキルフェノール類を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing 4-alkylphenols. 4-tert-butylphenol that obtained by the present invention (hereinafter, simply referred to as a 4-TBP) is useful as a raw material, such as molecular weight modifier, phenol resin, surfactants of the polycarbonate resin.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for producing 4-alkylphenols, a method is known in which phenols and olefins or alcohols are reacted in the presence of a catalyst to alkylate the phenols. As a method for producing 4-alkylphenols from phenols and olefins, a method in which an olefin is added to phenols in the presence of an acid catalyst and then disproportionated is known (JP-A-8-12610). See the official gazette). In the case of this method, it is necessary to use a high-purity olefin in order to suppress the production of by-products derived from the raw material olefin. In particular, when using low-boiling olefins, it is difficult to obtain high-purity olefins by operations such as distillation, so the raw materials alcohols or ethers are purified, and dehydration or dealcoholization reactions are highly selective. And it is necessary to increase the purity to a desired level using a purification means such as distillation, which increases costs and is not economical. On the other hand, when alcohol is used as a raw material, there are advantages such as low preparation cost and easy handling compared to the case of using high-purity olefin.
[0003]
As a method for producing 4-alkylphenols by reacting phenols and alcohols in the presence of a catalyst, for example, (1) dehydration of activated clay, etc. under a pressure of 4 atm or less with secondary alcohol or tertiary alcohol with phenol A method of reacting while evaporating water in the presence of a condensation catalyst (see US Pat. No. 2,140,782), (2) tert-butanol having a water content of about 12 to 30% by weight (hereinafter referred to as TBA). And phenol in the presence of a synthetic silica / alumina catalyst (see JP-A-56-57727), (3) in the presence of a cation exchange resin. Method of alkylating phenol with TBA [Catalysis Letters, 19: 309-317 (1993) ) Reference] and the like are known.
[0004]
The activated clay used in the above method (1) has different properties depending on the production area, mining place, etc., and has poor reproducibility of catalytic activity. Since it is layered, water easily enters between layers, and the generated water reduces the catalytic activity. To do. Therefore, the method (1), it is necessary to evaporate water was distilled off from the reaction system, when using the TBA as A alcohol, TBA is to azeotrope with water, special to lower the water content of the activated clay Dehydration is required, which is economically disadvantageous. In the above method (2), since the proportion of ortho isomers rapidly increases at a temperature below 220 ° C., it is necessary to carry out the reaction at a high temperature, and it is carried out under pressure to maintain a liquid phase state. Therefore, a special pressure device is required. In the above method (3), there is a problem that the durability of the cation exchange resin at a high temperature is low and the post-treatment becomes complicated.
[0005]
In recent years, synthetic zeolite has attracted attention as a catalyst that is not only excellent in alkylating activity and selectivity of aromatic compounds, but also has no corrosive properties, little environmental pollution, and excellent durability. When alkylating phenol with TBA, as a method of using synthetic zeolite, for example, (4) a method of reacting in carbon tetrachloride in the presence of HY-type zeolite [Journal of Chemical Research (J) (J. Chem. Research) (S)), pp. 40-41 (1988)], (5) Method using large-diameter zeolite HY type or Hβ type [Applied Catalysis A: General, 166, 89-95] (1998) and 207, pp. 183-190 (2001)], (6) reaction in the gas phase using H-AlMCM-41, a mesoporous silicate [Microporous and Mesoporous and Mes. (Opological Materials), 39, 457-463 (2000)], (7) a method of reacting in silicoaluminophosphate molecular sieve SAPO-11 in the gas phase [Applied Catalysis A: Applied Catalysis A: General), 159, 229-240 (1997)].
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The contents of the literature describing the above methods (4) to (7) are all about the pore structure of the synthetic zeolite, properties such as acidity, temperature, feed rate of raw material, reaction conditions such as raw material ratio, etc. The effect on reaction selectivity was investigated, and an industrially advantageous method capable of producing 4-TBP with high yield was not examined. Moreover, the above method (4) not only has a low selectivity for 4-TBP, but also uses carbon tetrachloride as a solvent, and there is a concern about the influence on the environment. In the above method (5), since the oligomer of C4 hydrocarbon is produced, the yield of alkylphenol is low, and the selectivity of 4-TBP is also low. In the above methods (6) and (7), the catalytic activity is greatly deteriorated because the reaction is carried out in the gas phase.
[0007]
An object of the present invention is to provide an industrially advantageous method capable of producing 4-alkylphenols with high yield.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, alcohols are reacted with 4-position unsubstituted phenols in the presence of synthetic zeolite at a temperature of 50 to 95 ° C., and then a rearrangement reaction is performed at a temperature of 105 to 150 ° C. in the obtained reaction mixture. It is the manufacturing method of 4-alkylphenol characterized.
[0009]
Oite this onset Ming, using phenol as the 4-position unsubstituted phenol, and the production of 4-TBP using TBA as the alcohol.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A feature of the present invention is that an alkylation reaction of 4-position unsubstituted phenols is carried out at a relatively low temperature in the range of 50 to 95 ° C., and then other than 4-alkylphenols contained in the obtained reaction mixture. By-products such as 2-alkylated phenols and 2,4-dialkylated phenols can be efficiently rearranged to 4-alkylphenols at a temperature in the range of 105 to 150 ° C. Due to such characteristics, the formation of oligomers of C4 hydrocarbons as seen in the above method (5) can be suppressed. Further, in the above temperature range, the reaction form is a liquid phase, and the deterioration of the catalyst as seen in the above methods (6) and (7) can be suppressed.
[0011]
Examples of the synthetic zeolite include large-diameter zeolite such as X-type, Y-type, β-type, L-type, and mordenite, medium-diameter zeolite represented by ZSM, SAPO, and the like, and mesoporous silicate represented by MCM and the like. Usually, a synthetic zeolite has exchangeable cations such as an alkali metal and an alkaline earth metal in the zeolite, and when used in the present invention, at least a part of the exchangeable cations is a transition metal ion, aluminum. Those exchanged with at least one ion selected from the group consisting of ions and protons are used.
[0012]
The synthetic zeolite used in the alkylation reaction is preferably one in which the zeolite has a low acidity, that is, a silica / alumina ratio, and the exchangeable cations of the zeolite are ion-exchanged with protons in order to increase the reaction efficiency. Moreover, in order to improve the selectivity of 4-alkylphenols, it is preferable to use a zeolite having pores corresponding to the molecular size of the 4-alkylphenols. For example, in the case of producing 4-TBP, it is preferable to use mordenite and β-type zeolite as the zeolite species, and the silica / alumina ratio is preferably in the range of 1 to 200, and in the range of 5 to 150. Are more preferable, and those in the range of 5 to 50 are particularly preferable.
[0013]
As the synthetic zeolite used in the rearrangement reaction, it is preferable to use a zeolite having pores corresponding to the molecular size of 4-alkylphenols in order to introduce an alkyl group at the 4-position of the phenols. Further, it is preferable that the zeolite has a low acidity (silica / alumina ratio) and the exchangeable cations of the zeolite are ion-exchanged with protons. If the synthetic zeolite has an acidity that is too high, the decomposition reaction is promoted and the selectivity to 4-alkylphenols tends to be low, which is not preferable. For example, when 4-TBP is produced, it is preferable to use Y-type zeolite as the zeolite species, and the silica / alumina ratio is preferably in the range of 1 to 200, and in the range of 5 to 150. More preferred are those with a range of 5-50.
[0014]
The synthetic zeolite used in the rearrangement reaction may be the same as or different from that used in the alkylation reaction. When performing the rearrangement reaction, the synthetic zeolite used in the alkylation reaction may be removed, or the rearrangement reaction may be performed without removal.
[0015]
The shape of the synthetic zeolite is not particularly limited, and powders, granules, lumps and the like can be used. Moreover, you may shape | mold and use the thing of a powder form and a granular form, and a spherical shape, a cylindrical shape, a ring shape, a star shape etc. are mentioned as a shape of a molded product, for example. The size of the synthetic zeolite particles is not particularly limited.
[0016]
The present invention can be carried out under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. The reaction mode may be batch or continuous. It can be carried out by a fixed bed system in which 4-position unsubstituted phenols and alcohol are passed through the synthetic zeolite, a fluidized bed system, and a moving bed system. The alkylation reaction and the rearrangement reaction in the present invention can be carried out in the same reactor or in successive reactors. It is also possible to subject the mixture obtained by the alkylation reaction to a rearrangement reaction after separating it from a solvent or the like. The amount of synthetic zeolite used varies depending on the reaction system, and in each reaction, for example, in the case of a batch system, it is preferably in the range of 1 to 100% by weight with respect to 4-position unsubstituted phenols, taking into account the reaction efficiency If it does, it is more preferable that it is the range of 5-25 weight%. When the amount of synthetic zeolite used is small, the reaction rate is slow, and when it is large, it is economically disadvantageous, which is not preferable in either case.
[0017]
4th As the unsubstituted phenols, phenol is used.
[0018]
The alcohol, T BA is used. The amount of alcohol used is preferably in the range of 0.2 to 2 mol, more preferably in the range of 0.3 to 1 mol, per mol of 4-position unsubstituted phenols.
[0019]
The alkylation reaction is carried out in the presence or absence of a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is inert to the reaction. For example, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, nonane, decane, and cyclohexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene; Halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane and chlorobenzene are used. Among these, it is preferable to use toluene. The amount of the solvent to be used is not particularly limited, but it is preferably in the range of 1 to 20 times the weight with respect to the 4-position unsubstituted phenol considering the reaction efficiency, operability, economy and the like.
[0020]
The alkylation reaction is carried out at a relatively low temperature in the range of 50-95 ° C. When the reaction temperature is less than 50 ° C., the progress of the reaction becomes extremely slow and the residence time becomes long, so that the reaction efficiency tends to deteriorate. In addition, when the reaction temperature exceeds 95 ° C., not only the selectivity to the target 4-alkylphenol is lowered, but also the raw alcohol and 4-position unsubstituted phenol are polymerized to have a high boiling point. There is a tendency to by-produce compounds.
[0021]
The alkylation reaction time is preferably in the range of 1 to 30 hours, and more preferably in the range of 5 to 10 hours. When the residence time is less than 0.1 hour, the reaction does not proceed sufficiently and the reaction efficiency tends to be low, and when it exceeds 30 hours, a compound having a high boiling point tends to be by-produced. Yes, which is not preferable in either case.
[0022]
The rearrangement reaction is carried out in the presence or absence of a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is inert to the reaction. For example, aliphatic hydrocarbons such as heptane, octane, nonane, decane and methylcyclohexane; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and mesitylene; chlorobenzene and the like Halogenated hydrocarbons are used. Among these, it is preferable to use toluene. The amount of the solvent to be used is not particularly limited, but it is preferably in the range of 1 to 20 times the weight with respect to the 4-position unsubstituted phenol considering the reaction efficiency, operability, economy and the like.
[0023]
The rearrangement reaction is carried out at a temperature in the range of 105 to 150 ° C. higher than the alkylation reaction temperature. If the reaction temperature is too high, the introduced alkyl group is decomposed to produce phenols as raw materials , so that the conversion rate of alkylated phenols decreases and the selectivity to p-alkylphenols decreases. There is a tendency. On the other hand, when the reaction temperature is too low, the rearrangement reaction rate is extremely slow, which tends to be economically disadvantageous.
[0024]
The rearrangement reaction time is preferably in the range of 1 to 20 hours from the viewpoint of suppressing the formation of by-products in the reaction and enhancing the effect of the rearrangement reaction.
[0025]
The 4-alkylphenols produced according to the present invention can be isolated and purified by a method used for the isolation and purification of ordinary organic compounds. For example, synthetic zeolite is filtered off from the reaction mixture as necessary, and the filtrate is subjected to operations such as distillation, recrystallization, and chromatography to isolate and purify 4-alkylphenols.
[0026]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the table, 2-TBP represents 2-tert-butylphenol, and 2,4-DTBP represents 2,4-di-tert-butylphenol. The composition (%) after the reaction represents the area of each component obtained by gas chromatography analysis as a percentage. The 4-TBP selectivity (%) is expressed on a phenol basis, and the 4-TBP yield (%) is expressed on a TBA basis.
[0027]
Example 1
In a four-necked flask with an internal volume of 300 mL equipped with a stirrer, a condenser tube and a thermometer, phenol 50.0 g (531 mmol), Y-type zeolite substituted with protons (Tosoh Corporation, HSZ-331HSA) 12.5 g And 100 g of toluene was charged and stirred. The temperature was raised to 90 ° C., and 19.7 g (266 mmol) of TBA was added dropwise from a syringe over 3 hours. The alkylation reaction was performed by stirring at the same temperature for 2 hours. Then, it heated up to 120 degreeC and stirred for 3 hours, and rearrangement reaction (disproportionation) was performed. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and the phenol conversion, 4-TBP selectivity and yield were determined. The results are shown in Table 1.
[0028]
Example 2
A 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, condenser, and thermometer was charged with 50.0 g (531 mmol) of phenol and 12.5 g of Y-type zeolite substituted with protons (as described above) and stirred. . The temperature was raised to 90 ° C., and 19.7 g (266 mmol) of TBA was added dropwise from a syringe over 3 hours. The mixture was stirred at the same temperature for 2 hours to carry out an alkylation reaction. Then, it heated up to 120 degreeC and stirred for 3 hours, and rearrangement reaction (disproportionation) was performed. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and the phenol conversion, 4-TBP selectivity and yield were determined. The results are shown in Table 1.
[0029]
Example 3
A 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer was charged with 50.0 g (531 mmol) of phenol and 12.5 g of mordenite (HSZ-640HOA, manufactured by Tosoh Corporation) substituted with protons. , Stirred. The temperature was raised to 90 ° C., and 19.7 g (266 mmol) of TBA was added dropwise from a syringe over 3 hours. The mixture was stirred at the same temperature for 2 hours to carry out an alkylation reaction. Thereafter, mordenite substituted with protons was removed by filtration.
[0030]
A 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, condenser and thermometer was charged with 12.5 g of mordenite (as described above) substituted with the filtrate and proton obtained above, and the temperature was raised to 120 ° C. Then, a rearrangement reaction (disproportionation) was performed by stirring for 3 hours. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and the phenol conversion rate, 4-TBP selectivity and yield were determined. The results are shown in Table 2.
[0031]
Example 4
Beta-zeolite substituted with 50.0 g (531 mmol) of phenol and proton in a four-necked flask with an internal volume of 100 mL equipped with a stirrer, a condenser and a thermometer (manufactured by Sued Chemie, H-BEA-25) 12.5 g was charged and stirred. The temperature was raised to 90 ° C., and 19.7 g (266 mmol) of TBA was added dropwise from a syringe over 3 hours. The mixture was stirred at the same temperature for 2 hours to carry out an alkylation reaction. Thereafter, the β-type zeolite substituted with protons was removed by filtration.
[0032]
A 100 mL four-necked flask equipped with a stirrer, condenser and thermometer was charged with 12.5 g of mordenite (as described above) substituted with the filtrate and proton obtained above, and the temperature was raised to 120 ° C. Then, a rearrangement reaction (disproportionation) was performed by stirring for 3 hours. The reaction solution was analyzed by gas chromatography, and the phenol conversion, 4-TBP selectivity and yield were determined. The results are shown in Table 2.
[0033]
[Table 1]
Figure 0004326759
[0034]
[Table 2]
Figure 0004326759
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, p-alkylphenols can be advantageously produced industrially with good yield. According to the present invention, highly pure p-alkylphenols can be obtained.

Claims (1)

4位未置換フェノール類にアルコールを合成ゼオライトの存在下、50〜95℃の温度で反応させた後、得られた反応混合物において105〜150℃の温度で転位反応を行うことを特徴とする4−アルキルフェノール類の製造方法であって、該4位未置換フェノール類がフェノールであり、かつアルコールがtert−ブタノールである4−アルキルフェノール類の製造方法4) An alcohol is reacted with 4-position unsubstituted phenols in the presence of synthetic zeolite at a temperature of 50 to 95 ° C., and then a rearrangement reaction is performed at a temperature of 105 to 150 ° C. in the obtained reaction mixture. -Method for producing alkylphenols , wherein the 4-position unsubstituted phenols are phenol and the alcohol is tert-butanol .
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